Sześciokanałowy sterownik domowego oświetlenia LED

Korzystając z nadmiaru czasu, jaki daje mi obecna sytuacja z ludzkim malware, udało się wygospodarować go trochę na dokończenie mojego małego projektu oświetleniowego. Sterownik zrobiony na okazję remontu przedpokoju i łazienki z zamiarem zastosowania także w kuchni. Obsługuje taśmy ledowe o napięciu 8-24V, czujniki ruchu i standardowe przyciski. Generalnie specyfikacja przedstawia się następująco:

• 6 kanałów z PWM (234Hz), które można skonfigurować w 1 do 6 osobnych grup:
  - mono
  - RGB
  - RGBW
• Każda grupa z niezależnym włącznikiem i/lub czujnikami ruchu
• Napięcie zasilania/wyjściowe: 8-24V
• Dopuszczalny prąd jednego kanału 3A, ale wszystkie razem nie powinny przekroczyć 12A, co przy 24V zasilania daje 288W oświetlenia maks.
• "Soft start", w sensie nie-natychmiastowego włączenia oświetlenia po wykryciu ruchu
• Wszystkie kanały mają skorygowaną (opcjonalnie) gammę
• Współpraca z zewnętrznymi czujnikami ruchu, oświetlenia i przyciskami podłączonymi bezpośrednio lub po RS485
• Zabezpieczenie przeciw-przeciążeniowe (ale tylko dla całości)
• port RS485
• port I2C, do podłączenia modułu przekaźników, etc

Konstrukcja samego sterownika jest w sumie banalna, cała "magia" opiera się na jego software i możliwości komunikacji z innymi urządzeniami. Bo sam sterownik to w sumie MCU podający PWM, sterowniki mosfetów i same mosfety z małym dodatkiem pomiaru prądu. Zaczynając od zasilania:



Tak, wiem, mogłem dać jedną DC-DC dla mosfetów i LDO dla reszty, ale oryginalny projekt był bardziej skomplikowany, a po cięciach po prostu tak zostało. Do tego STM32F030R8:



Układ wyjściowy:



Moduł przekaźników, którego zdjęcia nie ma, bo zdążyłem go wcześniej zainstalować obudowie po płytami:


A gdyby ktoś pytał "jak Ty to stamtąd wyciągniesz" - wystarczy okręcić jedną śrubę, wtedy można z pozostałych 2 (ukrytych za płytą) ją po prostu wysunąć.
Całość może być podłączona do magistrali na cztery sposoby, najprościej - i zajmując najmniej miejsca używając złącz 2510, tak podłączone są moduły czujników bytujące w puszkach. Jeśli jest więcej miejsca, to powala to na użycie modułów z gniazdami RJ45 w trzech odmianach, pojedynczego:



Gdzie para 1 i 2 są połączone, magistrala wchodzi parą 1 i wychodzi parą 2. A to po to aby dało się stworzyć taką "pseudo gwiazdę" z użyciem tego modułu:



I podwójne, gdzie para 1 i 2 są połączone nie ze sobą jak przy typie pojedynczym, a z odpowiadającymi im parami w gnieździe sąsiednim.



To wszystko pozwala, o ile mamy wystarczająco dużo miejsca aby wepchnąć w dane miejsce wtyczki RJ45, na prawie dowolną, i w miarę wygodne ułożenie magistrali. Niestety dostajemy przy okazji główną wadę magistrali - wypięcie wtyczki ze środka, efektywnie rozłącza ją. A ta gwoli informacji działa z prędkością około 1Mbps, co przy okazji ogranicza długość do około 100m, a to do zastosowań domowych jest aż nadto wystarczające. Tym bardziej iż zasięg jednej magistrali ograniczony jest do jednego pomieszczenia, dalej spięte są ethernetem.



Najprostsza logika działania całości występuje w łazience - jeśli wykryty jest ruch, timer nieaktywności jest resetowany, oświetlenie na pełnej mocy działa przez maks dwie minuty od ustania ruchu. Potem przechodzi na minute w stan przygaszony (1/4 mocy) i następnie się włącza. Użytkownik może ręcznie "przytrzymać" je przez czas nieograniczony w pełni włączone, używając standardowego przycisku ściennego.



Tak, wiem, że środek ściany to nie najlepsze miejsce na sterownik, ale docelowo w tym miejscu będzie lustro, a sterownik za nim.
W wypadku kuchni sterowanie oświetleniem także odbywa się na podstawie danych z czujnika ruchu, z tym, że dzięki danym pobieranym ze stacji meteo o oświetleniu zewnętrznym, oświetlenie jest uruchamiane tylko jeśli jest "dostatecznie" ciemno, poza tym w przeciwieństwie do łazienki - nie ma "ręcznego" włącznika.

Przedpokój ma wszystkie "ficzery" reszty pomieszczeń, tam założenie było takie, aby oświetlenie automatycznie włączało się tylko, jeśli użytkownik znajduje się w okolicy wyjścia, wychodzi, przychodzi do domu albo grzebie w kieszeniach kurtki. Wtedy, o ile jest dostatecznie ciemno, oświetlenie startuje na 1/4 mocy maksymalnej i zostanie na niej przez 30s, po czym przełącza się na 1/8 mocy i wyłącza. Użytkownik ma do dyspozycji także przycisk, podobnie jak w łazience, który włącza taśmy na 100% przez czas w którym pozostaje wciśnięty. Tutaj całość oświetlenia podzielona jest na dwie grupy, jedna jest jak wcześniej napisałem, sterowana automatycznie i/lub ręcznie, druga tylko ręcznie, nie ma sensu oświetlać części korytarza, która łączy pokoje z kuchnią, kiedy ktoś jest przy wejściu do mieszkania. Do tego do sterownika podłaczony jest moduł 3 przekaźników do sterowania klasycznymi lampami, nie chciałem usuwać istniejącej instalacji, może się jeszcze do czegoś przydać. A tak jeśli się zapomni czegoś wyłączyć może to zrobić za nas automatyka, ewentualnie póki jesteśmy w zasięgu domowej sieci wifi, zawsze można wyłączyć światło spod bloku.



Czujnik ruchu w przedpokoju ma tymczasową metodą przesłonięte pole widzenia, aby nie reagował na ludzi kierujących się w stronę łazienki, docelowo projekt obudowy uwzględni przesłonę wbudowaną, ale trzeba było eksperymentalnie sprawdzić jak duża ma ona być. Poza tym zawiera czujnik oświetlenie wewnętrznego, używany do określenia czy jest dostatecznie ciemno aby oświetlenie mogło włączyć się automatycznie.



Oświetlenie zasilane jest z łazienkowego zasilacza 12V/10A, taśmy w przedpokoju, dla lepszego odprowadzania ciepła i ładniejszego efektu ułożone są w profilach w rogach miedzy ścianą a sufitem.